三自由度柔性夹持器的制作方法

本发明涉及夹持器技术领域，特别涉及一种三自由度柔性夹持器。

背景技术：

夹持装置，就是一种以夹持、固定作业为主要工作模式的工具。随着社会的发展和工业技术水平的不断进步，夹持装置在自动化流水线中得到广泛应用。夹持装置是近代自动控制领域中出现的一项新技术，它的发展是由于其积极作用正日益为人们所认识。它能部分地代替人工操作，能按照生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来抓取工件完成传送。

目前的夹持装置其机械手臂展过长，结构复杂，可靠性不高，其所采用的动力全是气缸驱动，气路接线复杂而气动附加器件过多空间利用率低，启动行程不可控，灵活性极低；且其夹持爪由于刚性太大，只能夹持单一形状规则的物品，但无法抓取形状不规则的物体，导致兼容性差。

技术实现要素：

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种三自由度柔性夹持器，能够对不同形状的物体进行快速夹持，其具有速度快、精确高的优点，可以满足物流分拣流水线上自动抓取不同形状物品且不损坏物品的要求。

根据本发明实施例的三自由度柔性夹持器，包括：

三轴机械手，用于三轴移动，所述三轴机械手包括伺服电机、由所述伺服电机驱动的联轴器、安装在所述联轴器上的锥齿轮、与所述锥齿轮水平连接的带导杆气缸组件、垂直设置在所述带导杆气缸组件上的滑台气缸组件；

柔性夹具，用于夹持物品，所述柔性夹具包括第一柔性夹持片和第二柔性夹持片，所述第一柔性夹持片和所述第二柔性夹持片采用弹性材料制成，所述第一柔性夹持片和所述第二柔性夹持片分别设置在所述滑台气缸组件两侧，所述第一柔性夹持片和所述第二柔性夹持片在所述滑台气缸组件控制下相互张开或者合上。

根据本发明实施例的三自由度柔性夹持器，至少具有如下技术效果：本三自由度柔性夹持器由三轴机械手和柔性夹具组成，三轴机械手结构合理，操作简单，其能够在三维空间中精确定位，具有跟踪速度快、轨迹跟踪性能优良和抗干扰能力强的优点；而柔性夹具由于其自身具有可发生形变的弹性，能够快速地对不同形状的物体进行抓取并夹紧，尤其对于具有柔软、脆性以及易刮花特性的物品，采用柔性夹具夹持物品不会损伤物品表面。通过将柔性夹具设置在三轴机械手，使得本夹持器可以从任意角度抓取不同位置的各种物体，适用范围广。

根据本发明的一些实施例，所述第一柔性夹持片和所述第二柔性夹持片采用tpu材料制成。

根据本发明的一些实施例，所述第一柔性夹持片和所述第二柔性夹持片对称设置在所述滑台气缸组件两侧。

根据本发明的一些实施例，所述第一柔性夹持片和所述第二柔性夹持片都分别设有上端点、下端点和夹点，所述上端点和所述夹点之间通过弧形边连接，所述下端点和所述夹点之间通过直边连接，所述弧形边和所述直边之间设有支撑筋，所述夹点位于所述上端点和所述下端点下方。

根据本发明的一些实施例，所述滑台气缸组件包括缸体和由所述缸体推动的滑块，所述上端点固定在所述缸体上，所述下端点固定在所述滑块上。

根据本发明的一些实施例，所述上端点通过螺栓固定在所述缸体上，所述下端点通过螺栓固定在所述滑块上。

根据本发明的一些实施例，所述带导杆气缸组件包括标准气缸、由所述标准气缸推动的线性导杆和包裹所述线性导杆的线性导套。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施例的整体结构示意图；

图2是本发明实施例的三轴机械手内部结构示意图；

图3是本发明实施例的柔性夹具结构示意图；

附图标记：100-三轴机械手；200-柔性夹具；110-伺服电机；120-联轴器；130-锥齿轮；140-带导杆气缸组件；150-滑台气缸组件；141-标准气缸；142-线性导杆；151-缸体；152-滑块；210-第一柔性夹持片；220-第二柔性夹持片；230-上端点；240-下端点；250-夹点；260-弧形边；270-直边；280-支撑筋。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明实施例作进一步阐述。

如图1-3所示，根据本发明实施例的三自由度柔性夹持器，包括：

三轴机械手100，用于三轴移动，三轴机械手100包括伺服电机110、由伺服电机110驱动的联轴器120、安装在联轴器120上的锥齿轮130、与锥齿轮130水平连接的带导杆气缸组件140、垂直设置在带导杆气缸组件140上的滑台气缸组件150；

柔性夹具200，用于夹持物品，柔性夹具200包括第一柔性夹持片210和第二柔性夹持片220，第一柔性夹持片210和第二柔性夹持片220采用弹性材料制成，第一柔性夹持片210和第二柔性夹持片220分别设置在滑台气缸组件150两侧，第一柔性夹持片210和第二柔性夹持片220在滑台气缸组件150控制下相互张开或者合上。

在本实施例中，三自由度柔性夹持器由三轴机械手100和柔性夹具200组成，三轴机械手100结构合理，操作简单，带导杆气缸组件140能够在x轴作伸缩运动，伺服电机110通过联轴器120驱动锥齿轮130转动从而带动带导杆气缸组件140作旋转运动、滑台气缸组件150在z轴作上下运动，实现在三维空间中精确定位，具有跟踪速度快、轨迹跟踪性能优良和抗干扰能力强的优点；而柔性夹具200由于其自身具有可发生形变的弹性，第一柔性夹持片210和第二柔性夹持片220在滑台气缸组件150控制下相互张开或者合上，从而能够快速地对不同形状的物体进行抓取并夹紧，尤其对于具有柔软、脆性以及易刮花特性的物品，采用柔性夹具200夹持物品不会损伤物品表面。通过将柔性夹具200设置在三轴机械手100，使得本夹持器可以从任意角度抓取不同位置的各种物体，适用范围广。

在本发明的一些具体实施例中，第一柔性夹持片210和第二柔性夹持片220采用tpu材料制成。tpu是一种超弹性体，由非晶体和长链分子组成的高分子化合物，机械性能介于塑料和橡胶之间属于非线性材料，其弹性不同于金属，tpu可以承受大弹性大变形而几乎不可压缩。由于tpu稳定的化学性能和良好的物理性能，能够抓取柔软物品、脆性物品以及表面经过处理的物品，且不损伤物品表面。

在本发明的一些具体实施例中，第一柔性夹持片210和第二柔性夹持片220对称设置在滑台气缸组件150两侧。第一柔性夹持片210和第二柔性夹持片220大小一致、构造相同且相互对称，第一柔性夹持片210和第二柔性夹持片220往外侧张开时其形状如蝉翼状，以便于第一柔性夹持片210和第二柔性夹持片220往内侧合上时将物品受力均匀，更好地被夹持住。

在本发明的一些具体实施例中，第一柔性夹持片210和第二柔性夹持片220都分别设有上端点230、下端点240和夹点250，上端点230和夹点250之间通过弧形边260连接，以便于利用弧形发生形变而张开；下端点240和夹点250之间通过直边270连接，以便于利用直边270合上夹持物品；弧形边260和直边270之间设有支撑筋280，以保证弧形边260和直边270不会粘合在一起；夹点250位于上端点230和下端点240下方，以便于三轴机械手100抓取下方的物品。

在本发明的一些具体实施例中，滑台气缸组件150包括缸体151和由缸体151推动的滑块152，上端点230固定在缸体151上，下端点240固定在滑块152上。当缸体151向下推动滑块152时，下端点240跟随滑块152下降，夹点250上移，第一柔性夹持片210和第二柔性夹持片220随之向外侧张开；当缸体151向上回拉滑块152时，下端点240跟随滑块152上升，夹点250下移，第一柔性夹持片210和第二柔性夹持片220随之向内侧合上。

在本发明的一些具体实施例中，上端点230通过螺栓固定在缸体151上，下端点240通过螺栓固定在滑块152上，以实现上端点230和下端点240的固定安装，且下端点240可跟随滑块152与上端点230作相对移动。

在本发明的一些具体实施例中，带导杆气缸组件140包括标准气缸141、由标准气缸141推动的线性导杆142和包裹线性导杆142的线性导套，采用线性导杆142使得三轴机械手100不但运作稳定、噪音低、效率高、定位精确，而且非常耐热、耐磨，不会轻易发生变形。而线性导套可以保护线性导杆142不容易损坏。

下面参考图1-3以一个具体的实施例详细描述根据本发明实施例的三自由度柔性夹持器。值得理解的是，下述描述仅是示例性说明，而不是对发明的具体限制。

三轴机械手100，用于三轴移动，三轴机械手100包括伺服电机110、由伺服电机110驱动的联轴器120、安装在联轴器120上的锥齿轮130、与锥齿轮130水平连接的带导杆气缸组件140、垂直设置在带导杆气缸组件140上的滑台气缸组件150；

柔性夹具200，用于夹持物品，柔性夹具200包括第一柔性夹持片210和第二柔性夹持片220，第一柔性夹持片210和第二柔性夹持片220采用弹性材料制成，第一柔性夹持片210和第二柔性夹持片220分别设置在滑台气缸组件150两侧，第一柔性夹持片210和第二柔性夹持片220在滑台气缸组件150控制下相互张开或者合上。

其中，第一柔性夹持片210和第二柔性夹持片220采用tpu材料制成。第一柔性夹持片210和第二柔性夹持片220对称设置在滑台气缸组件150两侧。第一柔性夹持片210和第二柔性夹持片220都分别设有上端点230、下端点240和夹点250，上端点230和夹点250之间通过弧形边260连接，下端点240和夹点250之间通过直边270连接，弧形边260和直边270之间设有支撑筋280，夹点250位于上端点230和下端点240下方。滑台气缸组件150包括缸体151和由缸体151推动的滑块152，上端点230固定在缸体151上，下端点240固定在滑块152上。上端点230通过螺栓固定在缸体151上，下端点240通过螺栓固定在滑块152上。带导杆气缸组件140包括标准气缸141、由标准气缸141推动的线性导杆142和包裹线性导杆142的线性导套。

根据本发明实施例的三自由度柔性夹持器，通过如此设置，可以达成至少如下的一些效果：三轴机械手100结构合理，操作简单，带导杆气缸组件140能够在x轴作伸缩运动、伺服电机110通过联轴器120驱动锥齿轮130转动从而带动带导杆气缸组件140作旋转运动、滑台气缸组件150在z轴作上下运动，实现在三维空间中精确定位，具有跟踪速度快、轨迹跟踪性能优良和抗干扰能力强的优点；而柔性夹具200由于其自身具有可发生形变的弹性，第一柔性夹持片210和第二柔性夹持片220在滑台气缸组件150控制下相互张开或者合上，从而能够快速地对不同形状的物体进行抓取并夹紧，尤其对于具有柔软、脆性以及易刮花特性的物品，采用柔性夹具200夹持物品不会损伤物品表面。通过将柔性夹具200设置在三轴机械手100，使得本夹持器可以从任意角度抓取不同位置的各种物体，适用范围广。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。